0102030405
Equips de procés de planta d'osmosi inversa Sistema de tractament d'aigua industrial
Presentació del projecte
Principi del sistema d'osmosi inversa
A una temperatura determinada, s'utilitza una membrana semipermeable per separar l'aigua dolça de la solució salina. L'aigua dolça es trasllada a la solució salina a través de la membrana semipermeable. A mesura que augmenta el nivell de líquid al costat salí del ventricle dret, es genera una certa pressió per evitar que l'aigua dolça del ventricle esquerre es desplaci cap al costat salí i, finalment, s'arriba a l'equilibri. La pressió d'equilibri en aquest moment s'anomena pressió osmòtica de la solució, i aquest fenomen s'anomena osmosi. Si s'aplica una pressió externa superior a la pressió osmòtica a la part salina del ventricle dret, l'aigua de la solució salina del ventricle dret es traslladarà a l'aigua dolça del ventricle esquerre a través de la membrana semipermeable, de manera que el fresc l'aigua es pot separar de l'aigua salada. Aquest fenomen és l'oposat al fenomen de permeabilitat, anomenat fenomen de permeabilitat inversa.
Per tant, la base del sistema de dessalinització d'osmosi inversa és
(1) La permeabilitat selectiva de la membrana semipermeable, és a dir, deixar passar l'aigua selectivament però no deixar passar la sal;
(2) La pressió externa de la cambra salina és més gran que la pressió osmòtica de la cambra salina i la cambra d'aigua dolça, que proporciona la força motriu perquè l'aigua es mogui de la cambra salina a la cambra d'aigua dolça. Les pressions osmòtiques típiques per a algunes solucions es mostren a la taula següent.
La membrana semipermeable anterior que s'utilitza per separar l'aigua dolça de l'aigua salada s'anomena membrana d'osmosi inversa. La membrana d'osmosi inversa està feta principalment de materials polímers. Actualment, la membrana d'osmosi inversa utilitzada a les centrals tèrmiques està feta principalment de materials compostos de poliamida aromàtica.
La tecnologia d'osmosi inversa RO (osmosi inversa) és una tecnologia de separació i filtració de membrana alimentada per diferència de pressió. La seva mida de porus és tan petita com un nanòmetre (1 nanòmetre = 10-9 metres). Sota una certa pressió, les molècules d'H20 poden passar per la membrana RO, sals inorgàniques, ions de metalls pesants, matèria orgànica, col·loides, bacteris, virus i altres impureses de l'aigua d'origen no poden passar per la membrana RO, de manera que l'aigua pura que pot passar i l'aigua concentrada que no pot passar es pot distingir estrictament.
En aplicacions industrials, les plantes d'osmosi inversa utilitzen equips especialitzats per facilitar el procés d'osmosi inversa. Els sistemes industrials d'osmosi inversa estan dissenyats per tractar grans volums d'aigua i s'utilitzen en diverses indústries, com ara l'agricultura, la farmacèutica i la fabricació. L'equip utilitzat en aquests sistemes està dissenyat específicament per garantir que el procés d'osmosi inversa sigui eficient i eficaç en la producció d'aigua dolça a partir de fonts d'aigua salada.
El procés d'osmosi inversa és una tecnologia important per a la dessalinització d'aigua de mar, que pot proporcionar aigua dolça a zones on l'aigua és escassa o on les fonts d'aigua tradicionals estan contaminades. A mesura que avança l'equip d'osmosi inversa i la tecnologia, el procés segueix sent una solució clau per a l'escassetat d'aigua i els problemes de qualitat a tot el món.
Les principals característiques de la membrana d'osmosi inversa:
Direccionalitat i característiques de separació de la separació per membrana
La membrana pràctica d'osmosi inversa és una membrana asimètrica, hi ha una capa superficial i una capa de suport, té una direcció i selectivitat evidents. L'anomenada directivitat és posar la superfície de la membrana en salmorra d'alta pressió per a la dessalació, la pressió augmenta la permeabilitat a l'aigua de la membrana, la taxa de dessalació també augmenta; Quan la capa de suport de la membrana es col·loca en salmorra d'alta pressió, la taxa de dessalinització és gairebé 0 amb l'augment de pressió, però la permeabilitat de l'aigua augmenta molt. A causa d'aquesta direccionalitat, no es pot utilitzar a la inversa quan s'aplica.
Les característiques de separació de l'osmosi inversa per als ions i la matèria orgànica a l'aigua no són les mateixes, que es poden resumir de la següent manera
(1) La matèria orgànica és més fàcil de separar que la inorgànica
(2) Els electròlits són més fàcils de separar que els no electròlits. Els electròlits amb càrregues altes són més fàcils de separar i les seves taxes d'eliminació generalment estan en l'ordre següent. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - per a l'electròlit, com més gran sigui la molècula, més fàcil d'eliminar.
(3) La taxa d'eliminació d'ions inorgànics està relacionada amb l'hidrat i el radi dels ions hidratats en estat d'hidratació iònica. Com més gran sigui el radi de l'ió hidratat, més fàcil serà eliminar-lo. L'ordre de la taxa d'eliminació és el següent:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Regles de separació de la matèria orgànica polar:
Aldehid > Alcohol > Amina > Àcid, amina terciària > Amina secundària > Amina primària, àcid cítric > Àcid tartàric > Àcid màlic > Àcid làctic > Àcid acètic
Els avenços recents en el tractament de gasos residuals representen un avenç significatiu per abordar els reptes ambientals alhora que ofereixen oportunitats perquè les empreses prosperin d'una manera sostenible i respectuosa amb el medi ambient. Aquesta solució innovadora està obligat a tenir un impacte positiu en els camps del tractament de gasos residuals i la protecció del medi ambient amb la seva promesa d'alta eficiència, baixos costos operatius i zero contaminació secundària.
(5) Parell d'isòmers: tert-> Diferent (iso-)> Zhong (sec-)> Original (pri-)
(6) El rendiment de separació de sal sòdica de la matèria orgànica és bo, mentre que els organismes de fila de fenol i fenol mostren una separació negativa. Quan les solucions aquoses de soluts orgànics polars o no polars, dissociats o no dissociats es separen per membrana, les forces d'interacció entre solut, dissolvent i membrana determinen la permeabilitat selectiva de la membrana. Aquests efectes inclouen la força electrostàtica, la força d'unió d'enllaç d'hidrogen, la hidrofobicitat i la transferència d'electrons.
(7) En general, els soluts tenen poca influència sobre les propietats físiques o de transferència de la membrana. Només el fenol o alguns compostos orgànics de baix pes molecular faran que l'acetat de cel·lulosa s'expandeixi en solució aquosa. L'existència d'aquests components en general farà que el flux d'aigua de la membrana disminueixi, de vegades molt.
(8) L'efecte d'eliminació de nitrat, perclorat, cianur i tiocianat no és tan bo com el clorur, i l'efecte d'eliminació de la sal d'amoni no és tan bo com la sal de sodi.
(9) La majoria dels components amb una massa molecular relativa superior a 150, ja siguin electròlits o no electròlits, es poden eliminar bé
A més, l'ordre de separació de la membrana d'osmosi inversa per als hidrocarburs aromàtics, cicloalcans, alcans i clorur de sodi és diferent.
(2) Bomba d'alta pressió
En el funcionament de la membrana d'osmosi inversa, l'aigua s'ha d'enviar a la pressió especificada mitjançant una bomba d'alta pressió per completar el procés de dessalació. Actualment, la bomba d'alta pressió que s'utilitza a la central tèrmica té formes centrífugues, d'èmbol i cargol i altres, entre les quals, la bomba centrífuga multietapa és la més utilitzada. Això pot arribar a més del 90% i estalviar el consum d'energia. Aquest tipus de bomba es caracteritza per una alta eficiència.
(3) Ontologia d'osmosi inversa
El cos d'osmosi inversa és una unitat de tractament d'aigua combinada que combina i connecta els components de la membrana d'osmosi inversa amb canonades en una disposició determinada. Una única membrana d'osmosi inversa s'anomena element de membrana. Un nombre de detecció de components de membrana d'osmosi inversa es connecten en sèrie segons determinats requisits tècnics i s'acoblen amb una sola carcassa de membrana d'osmosi inversa per formar un component de membrana.
1. Element de membrana
Element de membrana d'osmosi inversa Unitat bàsica feta de membrana d'osmosi inversa i material de suport amb funció d'ús industrial. Actualment, els elements de membrana de bobina s'utilitzen principalment a les centrals tèrmiques.
Actualment, diversos fabricants de membranes produeixen una varietat de components de membrana per a diferents usuaris de la indústria. Els elements de membrana aplicats a les centrals tèrmiques es poden dividir aproximadament en: elements de membrana d'osmosi inversa dessalinització d'aigua de mar a alta pressió; Elements de membrana inversa dessalinitzant aigua salobre a baixa pressió i ultra baixa pressió; Element de membrana antiincrustante.
Els requisits bàsics dels elements de membrana són:
A. La densitat d'embalatge de pel·lícula el més alta possible.
B. No és fàcil de concentrar la polarització
C. Forta capacitat anticontaminació
D. És convenient netejar i substituir la membrana
E. El preu és barat
2.Carcassa de membrana
El recipient a pressió que s'utilitza per carregar l'element de membrana d'osmosi inversa al dispositiu del cos d'osmosi inversa s'anomena carcassa de membrana, també coneguda com a unitat de fabricació "recipient a pressió" és l'energia Haide, cada recipient a pressió té uns 7 metres de llarg.
La carcassa de la carcassa de la pel·lícula generalment està feta de tela de plàstic reforçada amb fibra de vidre epoxi, i el raspall exterior és pintura epoxi. També hi ha alguns fabricants de productes per a carcassa de pel·lícula d'acer inoxidable. A causa de la forta resistència a la corrosió del FRP, la majoria de les centrals tèrmiques trien la carcassa de la pel·lícula FRP. El material del recipient a pressió és FRP.
Factors que afecten el rendiment del sistema de tractament d'aigua d'osmosi inversa:
Per a condicions específiques del sistema, el flux d'aigua i la taxa de dessalació són les característiques de la membrana d'osmosi inversa, i hi ha molts factors que afecten el flux d'aigua i la taxa de dessalació del cos d'osmosi inversa, incloent-hi principalment la pressió, la temperatura, la taxa de recuperació, la salinitat de l'influent i el valor del pH.
(1) Efecte pressió
La pressió d'entrada de la membrana d'osmosi inversa afecta directament el flux de membrana i la taxa de dessalació de la membrana d'osmosi inversa. L'augment del flux de membrana té una relació lineal amb la pressió d'entrada de l'osmosi inversa. La taxa de dessalinització té una relació lineal amb la pressió de l'afluent, però quan la pressió arriba a un cert valor, la corba de canvi de la taxa de dessalinització tendeix a ser plana i la taxa de dessalinització ja no augmenta.
(2) Efecte de la temperatura
La taxa de dessalació disminueix amb l'augment de la temperatura d'entrada de l'osmosi inversa. No obstant això, el flux de producció d'aigua augmenta gairebé linealment. El motiu principal és que quan augmenta la temperatura, la viscositat de les molècules d'aigua disminueix i la capacitat de difusió és forta, de manera que el flux d'aigua augmenta. Amb l'augment de la temperatura, la velocitat de sal que passa per la membrana d'osmosi inversa s'accelerarà, de manera que es reduirà la taxa de dessalinització. La temperatura de l'aigua bruta és un índex de referència important per al disseny del sistema d'osmosi inversa. Per exemple, quan una central elèctrica està experimentant una transformació tècnica d'enginyeria d'osmosi inversa, la temperatura de l'aigua bruta en el disseny es calcula segons 25 ℃ i la pressió d'entrada calculada és de 1,6 MPa. Tanmateix, la temperatura de l'aigua en el funcionament real del sistema és només de 8 ℃ i la pressió d'entrada s'ha d'augmentar a 2,0 MPa per garantir el flux de disseny d'aigua dolça. Com a resultat, augmenta el consum d'energia del funcionament del sistema, s'escurça la vida útil de l'anell de segellat intern del component de membrana del dispositiu d'osmosi inversa i augmenta la quantitat de manteniment de l'equip.
(3) Efecte de contingut de sal
La concentració de sal a l'aigua és un índex important que afecta la pressió osmòtica de la membrana, i la pressió osmòtica de la membrana augmenta amb l'augment del contingut de sal. Amb la condició que la pressió d'entrada de l'osmosi inversa es mantingui inalterada, el contingut de sal de l'aigua d'entrada augmenta. Com que l'augment de la pressió osmòtica compensa part de la força d'entrada, el flux disminueix i també disminueix la velocitat de dessalinització.
(4) La influència de la taxa de recuperació
L'augment de la taxa de recuperació del sistema d'osmosi inversa donarà lloc a un major contingut de sal de l'aigua d'entrada de l'element de membrana al llarg de la direcció del flux, donant lloc a un augment de la pressió osmòtica. Això compensarà l'efecte impulsor de la pressió d'aigua d'entrada de l'osmosi inversa, reduint així el flux de producció d'aigua. L'augment del contingut de sal a l'aigua d'entrada de l'element de membrana comporta un augment del contingut de sal a l'aigua dolça, reduint així la taxa de dessalinització. En el disseny del sistema, la taxa de recuperació màxima del sistema d'osmosi inversa no depèn de la limitació de la pressió osmòtica, sinó que sovint depèn de la composició i el contingut de sal a l'aigua bruta, ja que amb la millora de la taxa de recuperació, les sals microsolubles com el carbonat de calci, el sulfat de calci i el silici escalaran en el procés de concentració.
(5) La influència del valor del pH
El rang de pH aplicable a diferents tipus d'elements de membrana varia molt. Per exemple, el flux d'aigua i la velocitat de dessalinització de la membrana d'acetat tendeixen a ser estables en el rang de valor de pH 4-8, i es veuen molt afectats en el rang de valor de pH inferior a 4 o superior a 8. Actualment, la gran majoria de Els materials de membrana utilitzats en el tractament d'aigües industrials són materials compostos, que s'adapten a un ampli rang de valors de pH (el valor de pH es pot controlar en el rang de 3 a 10 en funcionament continu, i el flux de membrana i la taxa de dessalinització en aquest rang són relativament estables). .
Mètode de pretractament de membrana d'osmosi inversa:
La filtració de membrana d'osmosi inversa és diferent de la filtració del filtre del llit de filtre, el llit de filtre és una filtració completa, és a dir, l'aigua bruta a través de la capa de filtre. La filtració de membrana d'osmosi inversa és un mètode de filtració de flux creuat, és a dir, part de l'aigua de l'aigua bruta travessa la membrana en direcció vertical amb la membrana. En aquest moment, les sals i diversos contaminants són interceptats per la membrana i realitzats per la part restant de l'aigua bruta que flueix paral·lela a la superfície de la membrana, però els contaminants no es poden eliminar completament. Amb el pas del temps, els contaminants residuals faran que la contaminació de l'element de membrana sigui més greu. I com més alts siguin els contaminants de l'aigua bruta i la taxa de recuperació, més ràpida serà la contaminació de la membrana.
1. Control d'escala
Quan les sals insolubles de l'aigua crua es concentren contínuament a l'element de la membrana i superen el seu límit de solubilitat, precipitaran a la superfície de la membrana d'osmosi inversa, que s'anomena "escala". Quan es determina la font d'aigua, a mesura que augmenta la taxa de recuperació del sistema d'osmosi inversa, augmenta el risc d'escala. Actualment, s'acostuma a augmentar les taxes de reciclatge a causa de l'escassetat d'aigua o els impactes ambientals de l'abocament d'aigües residuals. En aquest cas, són especialment importants les mesures de control d'escala reflexives. En el sistema d'osmosi inversa, les sals refractàries comunes són CaCO3, CaSO4 i Si02, i altres compostos que poden produir escala són CaF2, BaS04, SrS04 i Ca3(PO4)2. El mètode comú d'inhibició d'escala és afegir inhibidor d'escala. Els inhibidors d'escala utilitzats al meu taller són Nalco PC191 i Europe and America NP200.
2.Control de la contaminació per partícules col·loïdals i sòlides
L'encrassement de col·loides i partícules pot afectar seriosament el rendiment dels elements de la membrana d'osmosi inversa, com ara una reducció significativa de la producció d'aigua dolça, de vegades també redueix la taxa de dessalinització, el símptoma inicial de l'encrasament de col·loides i partícules és l'augment de la diferència de pressió entre l'entrada i sortida dels components de la membrana d'osmosi inversa.
La manera més comuna de jutjar el col·loide i les partícules d'aigua en els elements de la membrana d'osmosi inversa és mesurar el valor SDI de l'aigua, de vegades anomenat valor F (índex de contaminació), que és un dels indicadors importants per controlar el funcionament del sistema de pretractament d'osmosi inversa. .
SDI (índex de densitat de llim) és el canvi de velocitat de filtració de l'aigua per unitat de temps per indicar la contaminació de la qualitat de l'aigua. La quantitat de col·loides i partícules a l'aigua afectarà la mida de la SDI. El valor SDI es pot determinar mitjançant l'instrument SDI.
3. Control de la contaminació microbiana de la membrana
Els microorganismes de l'aigua bruta inclouen principalment bacteris, algues, fongs, virus i altres organismes superiors. En el procés d'osmosi inversa, els microorganismes i els nutrients dissolts a l'aigua es concentraran i enriquiran contínuament a l'element de membrana, que esdevindrà l'entorn i el procés ideals per a la formació de biofilm. La contaminació biològica dels components de la membrana d'osmosi inversa afectarà seriosament el rendiment del sistema d'osmosi inversa. La diferència de pressió entre l'entrada i la sortida dels components d'osmosi inversa augmenta ràpidament, donant lloc a una disminució del rendiment d'aigua dels components de la membrana. De vegades, la contaminació biològica es produirà pel costat de la producció d'aigua, donant lloc a la contaminació de l'aigua del producte. Per exemple, en el manteniment de dispositius d'osmosi inversa en algunes centrals tèrmiques, es troba molsa verda als elements de la membrana i a les canonades d'aigua dolça, que és una contaminació microbiana típica.
Una vegada que l'element de membrana està contaminat per microorganismes i produeix biofilm, la neteja de l'element de membrana és molt difícil. A més, els biofilms que no s'eliminen completament tornaran a provocar un ràpid creixement de microorganismes. Per tant, el control dels microorganismes és també una de les tasques més importants del pretractament, especialment per als sistemes de pretractament d'osmosi inversa que utilitzen aigua de mar, aigües superficials i aigües residuals com a fonts d'aigua.
Els principals mètodes per prevenir els microorganismes de membrana són: tractament amb clor, microfiltració o ultrafiltració, oxidació de la capa d'ozó, esterilització ultraviolada, addició de bisulfit de sodi. Els mètodes utilitzats habitualment en el sistema de tractament d'aigua de les centrals tèrmiques són l'esterilització per cloració i la tecnologia de tractament d'aigua d'ultrafiltració abans de l'osmosi inversa.
Com a agent esterilitzant, el clor és capaç d'inactivar ràpidament molts microorganismes patògens. L'eficiència del clor depèn de la concentració de clor, del pH de l'aigua i del temps de contacte. En aplicacions d'enginyeria, el clor residual a l'aigua es controla generalment a més de 0,5 ~ 1,0 mg i el temps de reacció es controla entre 20 i 30 minuts. La dosi de clor s'ha de determinar mitjançant la depuració, perquè la matèria orgànica de l'aigua també consumirà clor. El clor s'utilitza per a l'esterilització i el millor valor de pH pràctic és de 4 ~ 6.
L'ús de la cloració en els sistemes d'aigua de mar és diferent del de l'aigua salobre. Normalment hi ha uns 65 mg de brom a l'aigua de mar. Quan l'aigua de mar es tracta químicament amb hidrogen, primer reaccionarà amb l'àcid hipoclorós per formar àcid hipobromós, de manera que el seu efecte bactericida és àcid hipohumit en lloc d'àcid hipoclorós, i l'àcid hipobromós no es descompondrà a un valor de pH més alt. Per tant, l'efecte de la cloració és millor que en aigua salobre.
Com que l'element de membrana del material compost té determinats requisits sobre el clor residual a l'aigua, cal dur a terme un tractament de reducció de la decloració després de l'esterilització amb clor.
4. Control de la contaminació orgànica
L'adsorció de matèria orgànica a la superfície de la membrana provocarà la disminució del flux de la membrana i, en casos greus, provocarà una pèrdua irreversible del flux de la membrana i afectarà la vida pràctica de la membrana.
Per a l'aigua superficial, la major part de l'aigua són productes naturals, mitjançant la clarificació de la coagulació, la filtració de coagulació DC i el procés de tractament combinat de filtració de carbó activat, pot reduir considerablement la matèria orgànica de l'aigua, per satisfer els requisits de l'aigua d'osmosi inversa.
5. Control de polarització de concentració
En el procés d'osmosi inversa, de vegades hi ha un alt gradient de concentració entre l'aigua concentrada a la superfície de la membrana i l'aigua afluent, que s'anomena polarització de concentració. Quan es produeixi aquest fenomen, a la superfície de la membrana es formarà una capa de concentració relativament alta i relativament estable, l'anomenada "capa crítica", que dificulta la implementació efectiva del procés d'osmosi inversa. Això es deu al fet que la polarització de la concentració augmentarà la pressió permeable a la solució a la superfície de la membrana i es reduirà la força motriu del procés d'osmosi inversa, donant lloc a una reducció del rendiment d'aigua i la taxa de dessalinització. Quan la polarització de la concentració és greu, algunes sals lleugerament dissoltes precipitaran i escalaran a la superfície de la membrana. Per evitar la polarització de la concentració, el mètode eficaç és fer que el flux d'aigua concentrada mantingui sempre un estat turbulent, és a dir, augmentant el cabal d'entrada per augmentar el cabal d'aigua concentrada, de manera que la concentració de microdissolts. la sal a la superfície de la membrana es redueix al valor més baix; A més, després d'apagar el dispositiu de tractament d'aigua d'osmosi inversa, l'aigua concentrada al costat de l'aigua concentrada substituïda s'ha de rentar a temps.
descripció 2